Многофункциональный генератор двоичных последовательностей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сееез Советсиих

Социаиистичесиих

Республик

<ц99139? (61 ) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 19.06.81 (23) 3303712/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 23.01.83. бюллетень М 3 (53)M. Кд.

С,06F 1 04

Гееудеретеееай кеиитет

CCCP ав лакеи взееретеикй и етернтик (53) УДК 681.325 (088.8) Дата опубликования описания 23.01.83 б (р

»

Р

I . с

F с, (72) Авторы изобретения

В. П. Тюлин и В. A. Громаковский (7 l ) Заявитель (54) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, ДВОИЧНЫХ ПОСЛЕИОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано

1 цля формирования испытательных послецовательностей в устройствах проверки логических схем. . Известен генератор цвоичных послецовательностей, формирующий псевцослучвйную последовательность максимальной алины, соцержаший генератор тактовых импульсов, блок хранения послецовательности в вице регистра, выходы которого являются выхоцами генератора, и сумматор по моаулю ава, вхоцы которого прям» либо через некоторую коммутирующую схему соецинены с некоторыми выхоаами регистра, а выхоц соецинен с входами регистра (13 .

Оцнако такой генератор облацает малой гибкостью и может изменять свою конфигурацию (число разряцов, номера и количество разряцов, поцключаемых к . .входам сумматора и т.п.) лишь в огрениченных пределах.

Наиболее близким является генератор, у которого блок хранения выполнен в вице накопителя ЗУПВ объемом И слов, кажаое слово которого имитирует разряц

N разряаного регистра сцвига. В этом случае в состав генератора включается генератор инструкций - цатчик нрограм мы и устройство цля моцификации ацреса накопителя - сумматора, поскольку цля то имитации сцвига влево исполнительный адрес накопителя в очередном такте ;, цог жен увеличиваться на 2 по сравнению, с тем же ацресом в прецыцушем такте, причем суммирование выполняется йо мо:дулю 1Ч.

При этом генератор формирует псев цослучайную послецовательность с програм,мируемым соецинением разряаов с вхоцами сумматора по моцулю цва 2 ) .

Для известных генераторов характер» ны слеаующие нецостатки, за1руцняюшие их использование в качестве цатчиков испытательных послецовательностей: — невозможность без дополнительного оборудования получения нескольких различных генераторов псевцослучайных и/или регулярных последовательностей с зацанными числами разряцов и заданными законами формирования обратных связей; — невозможность без дополнительного оборуцования получения нескольких зависимых генераторов вышеуказанных послецовательностей.

I ,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет разбиения накопителя на ряц участков, имитирующих требуемое число регистров сдвига. При этом цля правильной модифи- 15 капни адреса необхоцимо иметь данные об адресах первых раэряцов, о числе разрядов и о текущем значении моцификации адресов разрядов имитируемых регистров сцвига. 20

Г(оставленная цель цости-. ается тем, что в многофункциональный генератор двоичных последовательностей, содержащий генератор тактовых импульсов, первый выхоц которого поцключен к счетному входу счетчика адреса, первый установочный вход которого соецинен с первым управляющим входом генератора, второй установочный вход — с выходом послецне;го разряда регистра, а.выхоц - с адресным 50 входом блока памяти программ, информационный и управляюший входы которого соецинены соответственно с первым информационным и вторым управляюшим входами генератора, второй выход генера35 тора тактовых импульсов поцключен к вхоцу записи блока памяти программ, выхоцы кода знака и кода номера разря- да регистра соединены соответственно с первым входом первого сумматора по

40 . моцулю цва и вхоцом дешифратора, выход которого пОдключен к информационному вхоцу регистра, управляюший вход которого подключен к выхоцу первого сумматора по модулю два, второй вход

45 которого подключен к выходу первого блока памяти, адресный и информационный входы котерого подключены соответственно к выходам первого и второго мультиплексоров, первые информационные sxoды которых подключены к первому адрес50 ному входу генератора, второй информа- . ционный ахоп второго мультиплексора соединен с выМодом второго сумматора по модулю цва, информационные вхоцы .которого соецинены с выходами первой группы регистра, выходы второй группы которого подключены к выхоцу генератора, а вход синхроимпульсов регистра

3 991397 4 соецинен с вторым sblxo!IoM генератора тактовых импульсов, третий выхоц генератора тактовых импульсов соединен с входом записи первого блока памяти, выход первого разряда дешифратора соеци« нен с первым входом третьего мультиплексора, второй вход которого поцключен к входу логической единицы генератора, управляюшие входы генератора тактовых импульсов третьего мультиплексора подключены к второму управляюшему входу генератора, дополнительно введены четвертый и пягый мультиплексоры, второй и третий блоки памяти, счетчик по заданному модулю и формирователь адреса, причем управляющие входы третьего и четвертого мультиплексоров и третьего блока памяти подключены к второму управляйзшему вхоцу генератора, выход кода номера имитируюшего регистра блока памяти программ поцключен к первому информационному входу четвертого мультиплексора, второй информационный выход которого соецинен с вторым адресным вхоцом генератора, вход логического нуля генератора соецинен с первым информационным входом пятого мультиплексора, второй информационный вхоц которого соединен с выхоцом счетчика по заданному моцулю, установочный вход которого coelIHHBH с первым вхоцом формирователя ацреса и выходом третьего блока памяти, информационный вхоц которого соецинен с выходом пятого мультиплексора, адресный вхоц - с ацресным вхоцом второго блока памяти и выходом четвертого мультиплексора, управляюший вход третьего блока памяти соединен с счетным вхоцом счетчика по заданному моцулю, с управляюшим вхоцом первого блока памяти и выходом третьего мультиплексора, выхоц коца относительного адреса поцключен к второму входу формирователя ацреса, третий вход которого соединен с входом моцуля счетчика по заданному моцулю и с выхоцом коца числа разрядов второго блока памяти, выход rcoaa ацреса первых разрядов которого подключен к четвертому входу формирователя ацреса, выход которого соецинен с вторым информационным BxolloM первого мультиплексора, информационный вхоц второго блока памяти соединен с вторым информационным входом генератора, входы записи второго и третьего блоков памяти и синхровхоц счетчика по заданному модулю соединены соответственно с первым, четвертым и вторым вы. хоцами генератора тактовых импульсов.

97 б ответствует выбранной длине сдвигового регистра. Таким образом, для имитадии .сдвига в каждой группе необходимо, чтобы в и -ом такте исполнительный адрес, поступаюший на блок 15, был связан с адресом в предыдушем и -1 такте соотношением (и-a) где М вЂ” текушее значение модификатора $ группы в и -1 такте, Я . = (h JrnodL (3)

1 j

В блок 4 записывается команда про» граммы работы генератора в виде слов следуюшего формата: в первой группе разрядов содержится двоичный код номе ра генератора, во второй — двоичный код относительного адреса разряда регистра данного генератора, знаковый разряд, и последняя группа разрядов содеркит двоичный код номера разряда выходного регистра 19. Пусть нам требуется орга низовать генератор псевдослучайной последовательности на 16 разрядов с обратными связями от 0,,2, 3 и 5 разрядов.

Расположим его в ячейках блока 15 с адресами от 1 до 16, присвоим этому генератору номер 1 и по адресу 1 s блок 8 запишем В = 1 и I, 16, а (О) в блок 9 по адресу 1М., = О. Тогда программа в блоке 4 имеет вид, показанный в табл. 1.

В графе "Выполняемая операпия таблицы 1 А, В, С; Д означают входы сумматора 20, а<1 > - <6 ) означают содержимое ячеек блока 15 с адресами

1-6.

По команде с номером 3 на выходе дешифратора 18 вырабатывается управляюший сигнал, который, пройдя через мультиплексор 21, вызовет появление разрешаюшего сигнала Hà ei-o выходе, и в ячейку блока 15 по адресу <1) запишется сумма по модулю два содержимого ячеек < 1 >, <3 ), <4 > и <61 счетчик 10 прибавит к модификатору ад- реса М„единиду, после чего новое значение модификатора М,,запишется в ЗУПВ 9 по адресу < 1-) . Для того, чтобы повто-. рить процесс достаточно в следуюшем слове блока 4 в группе разрядов запи-. сать код номера последнего .разряда регистра 19. Тогда появится сигнал, уста5 9913

При этом формирователь адреса содеркит три сумматора и мультиплексор, l. . выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с четвертым входом З формирователя, а выход с выходом формирователя, выход второго сумматора соединен с первым информационным вхо» дом мультиплексора, второй информадионный вход которого соединен с первым о .входом второго сумматора и выходом третьего сумматора, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами формирователя, третий вход которого соединен с вторым входом 15 второго сумматора, выход переноса когорого подключен к управляюшему входу мультиплексора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема генератора на фиг. 2 - функ- 20 циональная схема формирователя адреса.

Генератор содержит (фиг. 1 } генератор 1 тактовых импульсов, датчик 2 программы, содержаший счетчик 3 адреса, блок 4 памяти программ, модификатор 25

5 адреса, содержаший мультиплексоры

6 и 7, блоки 8 и 9 памяти, счетчик

10 по заданному модулю, формирователь

11 адреса, накопитель 12 имитируемых регистров, содержаший мультиплексоры . щ

13 и 14, блок 15 памяти, сумматор 16 по модулю два, блок 17 имитируемых регистров, содержаший дешифратор 18, регистр 19, сумматор 20, по модулю два, муультиплексор21, первый управляюший, вход 22 генератора, второй управляюший вход 23 генератора, первый информапионный

sxoa 24 генератора, первый и второй адресные входы 25 и 26 генератора, второй информационный вход 27 генерато- о ра, выход 28 генератора.

Формирователь 11 адреса (фиг. 2) содержит сумматоры 29-31 и мультиплексор 32.

Приндип работы генератора заключает 4> ся в следуюшем.

Блок 15 разбивается íà P групп с последовательными адресами в каждой группе, так чтобы полное количество слов во всех группах не превышало объема ЗУПВ. Каждая из этих групп имитирует соответсгвуюший сдвиговый регистр генератора последовательности, ячейка с наименьшим адресом в группе имитирует первый разряд.регистра. Адрес этой ячейки 9 . будет являться базой, относи3 тельно которой будут отсчитываться адреса всех последуюших ячеек в группе

Др . Количество ячеек в группе 4> со7 . 0913 навливаюший счетчик 3 в О, и процесс будет циклически повторяться. Данный сигнал является признаком конца такта генератора, и при необходимости поцсчета числа тактов его можно использовать в качестве вхоцного для счетчика тактов.

Для того, чтобы вхоцы сумматора 20 можно было устанавливать в определен" ное положение, в ячейку (О 7 блока 15 и в нулевое слово блока 8 при начальном 10 заполнении записывается О. Эта ячейка не должна использоваться при формировании регистров генераторов, поэтому все генераторы должны иметь номера > l.

Аналогичным образом можно органи 15 зовать кольцевой регистр сцвига, счетчик

Джонсона и т.п. регистровые схемы, Так, для реализации дополнительно к первому регистру кольцевого регистра сдвига с бегушей единицей, расположенного 20 в блоке 15 в ячейках с ад асами 1733, присвоим этому генератора номер 2, по адресу 2 в блоке 8 запишем B2 = 17 и Lg = 17, в блок 9 - М = О. B качестве начальной установкй регистра в 25 ячейки 17 - 32 запишем О, в ячейку

33 - 1, Тогца, после программы. работы первого регистра в блоке 4 будет программа работы регистра, приведенная в табл. 2.

Для организации счетчика Джонсона 1 З0 вместо кольцевого регистра в поулецней команде прецыцу пей таблицы цостаточно в знаковый разряд записать 1.

При необходимости с помошью npovраммы можно организовать ряд эависи- . З5 мых регистров. Так, например, если мы хотим дополнительно к первым цвум регистрам организовать 20-разрядный регистр сдвига, вхоц которого должен быть равен проинвентированной сумме по моду-40 лю два, 6 -го разряда генератора номер

1 и 9-го разряца генератора номер 2, то присвоим этому регистру номер 3 и разместим его в ячейках 34 - 53. блока 15, а по ацресу 3 в блок 8 запи- iS шем В = 34, I„ =- 20, в блок 9 - Мф=

= О. Тогда продолжение программы в блоке 4 будет иметь виц, привеценный в табл. 3.

SO

Аналогичным образом реализуются и другие вышеупомянутые возможности генератора, Следует отметить, что использование

° для генератора функций обратных свя- И зей сумматора по модулю два не являет ся принципиальным, и для организации нелинейных обратных связей могут быть выбраны другие поцхоцяшие комбинационные схемы.

Таким образом, генератор имеет два режима работы.

И первом режиме производится запись программы в блок 4 и начальных данных в блоки 8, 9 и 15. Для этого на вход

23 поцается управляющий сигнал, который разрешает запись в блоки 4 и 8, поцклю чает адресные входы блоков 8 и 9 через мультиплексор 6, а адресные входы блока 15 через мультиплексор 13. При этом одновременно мультиплексор 21 вырабатывает сигнал разрешения записи в блок 9, а мультиплексор 21 вырабаты« вает сигнал разрешения записи в блок 9, а мультиплексоры 7 и. 14 подключают входы данных блоков 9 и 15 к входам логического О и адреса соответственно.

С внешних устройств производится синхронизация записи программы в блок 4, при этом по входу 22 поцается сигнал запуск, а по входу 24 поступают данные.

Одновременно поступают адреса и данные цля заполнения блоков 8, 9 и 15 соответственно, По окончании записи во все накопители, генератор переводится в рабочий режим. Для этого управляющий сигнал с в ода 23 снимается, по входу 22 поцается сигнал запуска и из датчика 2 программ задается первая команда.

Первая группа разряцов слова команды вьщает коц номера регистра на вход мультиплексора 6 и на адресные Bxoabl блоков 8 и 9. По данному номеру первая группа разрядов блока 8 вьщает коц с адреса базовой ячейки данного регистра

В на первый вход формирователя 11, вторая. группа разрядов вьщает коц числа разрядов данного регистра, на второй вход и на вход приема модуля счета счетчика 10. На третий вход формирователя 11 поступает коц относительного адреса выбираемого разряда в данном генераторе А0ц„а на четвертый вход и вход поразрядной установки счетчика 10 поступает код значения модификатора адресов данного регистра М в ценном такте, т.е. все О.

Формирователь 11 формирует исполнительный ацрес для ЗУПВ 15 в соответствии с выражением (2), т.е. исп В + отн+ N при Ар.г + М < t„

Аисп В + (Аотн™) -4 при Ао „+

+М („.

10 на выходной регистр 19 информации из ячеек, имитируюших данный регистр, ацреса этих ячеек в блоке 15 будут моцифи» цированы новым значением И, что эквивалентно сдвигу данного регистра на один разряд влево.

Далее аналогичным образом происходит имнтадиядругнхрегистров требуемогонабора.

Следует отметить еше одну возмож ность, поэвапяюшую расширить область применении предлагаемого генератора.

Если кусок программы, описывающий фор мирование функции обратной связи цанно» го регистра, повторить несколько раэ по сравнению с описанием функций обратных связей других регистров, то это будет означать, что в данном регистре произошло несколько сдвигов по сравнению с остальными. Это цает воэможность ими» . тировать регистры, работаюшие с различной тактовой частотой. Все это сушественно расширяет возможности предлагае- мого генератора Il0 сравнению с известным.

Использование генератора не требует громоздкой программы. Для фор щрования

N регистров с выдачей на выход оцного из разрядов каждого регистра требуется

4М + N = GN слов в накопителе. датчика программ. При N = 16 их размещение требует объема памяти накопителя в 81 словов (1 слово как команду конца про» граммы). При этом, если максимальная длина регистров не превышает 27 раэ рядов, то число разряцов в слове составит

4 + 7 + 1 + 5 = 17 разрядов. Если генератор. выполнить на элементной базе

ИС100, то цопустимо выбрать период следования синхроимпульсов СИ1 - СИ4 в 100 нс, что составит период между сдвигами имитируемых регистров величи ну примерно 8 мкс. Это вполне приемле мое значение цля использования, например, в устройствах функционального контроля логических узлов.,Таблица 1

9 991З

С выхода формирователя 11 код испол нительного адреса выдается на вход муль-! типлексора 13 и далее с его выхода по ступает на адресный вход блока 15. На выходе блока 15 появляется информация, 5 . записанная в ячейке, имитируюшей выбранный разряд данного регистра. Эта информация поступает на второй вход сумматора 16. Если значение знакового разряда равно О, то на выходе сумматора 16 сигнал не инвертируется, в противном случае сигнал инвертируется и поступает на Д входы триггеров регистра 19. Одновременно с четвертого выхода датчика 2, программ на вход дешифратора 18 посту- пает. параллельный коц номера разряда регистра 19. Выходы дешифратора 18 соединены с управляюшнми входами триггеров регистра 19, так что запись сиг» нала производится только в тот разряд 20 регистра, номер которого соответствует коду на вхоце дешифратора 18. Этим разрядом может быть либо триггер, связанный с выходами генератора, либо триг гер, связанный с одним нэ sxoaoe сумма-25 тора 20, либо триггер, вырабатываюший сигнал конца программы (конец такта), вхоц которого связан с определенным (в цанном предлагаемом устройстве с послецним) выходом дешифратора. По зе синхронмпульсу СИ2 этот триггер принимает информацию, и по заднему фронту следуюшего синхроимпульса СИ1 счетчик

З вьшает адрес следущего слова программы в блок 4, если в предьщушей команде не было признака конца такта.

Таким образом, в начале программы производится заполнение .разрядов регистра

19, связанных с входами сумматора 20 до тех пор, пока.в программе не буцет обрашения к первому разряцу регистра

19. При этом обрашении возникает сигнал логической 1, которая, проходя через мультиплексор 21, формирует управляюшнй сигнал разрешения записи в блок 9 и разрешения счета счетчика 10. Таким образом, к моменту прихода переднего фронта СИ4 на входе цанных блока 9 сформировано новое текушее значение модификатора адресов данного регистра, а к началу СИЗ на ехоп цанных блока

15 с выхода сумматора 20 поступило, значение функции обратной связи данного регистра. После чего по перецнему фронту СИЗ данные запишутся в блок 15 и по перецнему фронту СИ4 новое значение модификатора запишется в блок 9.

Теперь, если s следующих словах датчика программ буду г команды выдачи"

1 3 О 2 В:= < »

991397 12

Продолжение табл. 1 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1 2 3 4 5 ь

1. Многофункциональный генератор двоичных послецовательностей, сопе ркаший генератор тактовых импульсов, первый sblxon которого подключен к счетно1: А+В С+й му входу счетчика адреса, первый устаМ ..1 новочный вхоц которого соединен с первым ° г управляющим входом генератора, второй

СчЗ: 0 10 установочный вхоц - с выходом последнего разряца регистра, а выход - с адрес-. ным вхоцом блока памяти программ,,ин- „ формационный и управляющий входы которого соединены соответственно с первым

15 информационным и вторым управляющим входами генератора, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к входу записи блока памяти программ, выходы кода знака и кода номера разряg0 да регистра соединены соответственно с первым входом первого сумматора по модулю цва и вхоцом цешифратора, выхоц которого поцключен к информационному вхоцу регистра, управляющий вхоц которого поцключен к выходу первого сумматора

А = 0)=0 по модулю цва, второй sxoa которого (0 ) =0 подключен к выхоцу первого блока памяти, адресный и информационный вхоцы которого подключены соответственно к выхоцам первого и второго мультиплексора, первые информационные входы которых подключены к первому адресному вхоцу генератора, Т а б л и д а 3 второй информационный вхоц второго мучьтиплексора соецинен с выходом второго

3S сумматора по модулю цва, информационные входы которого соецинены с выхоцами первой группы регистра, выходы второй группы которого подключены к выхоцу генератора, а Вхоп синхроимпульсов

40 регистра соединен с вторым выхоцом генератора тактовых импульсов, третий выход генератора тактовых импульсов соединен с вхоцом записи первого блока памяти, выход первого разряда цешифратора соецинен с первым входом третьего мультиплексора. второй вход которого поцключен к входу логической единицы генератора, управляющие вхоцы генератора

Г тактовых импульсов третьего мультиплек(34 > i сора поцключены к второму управляющему

Ч = 1 вхоцу генератора, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью расширения функ пиональных возможностей за счет формирования псевдослучайных и/или регулярных послецовательносгей с зацанными числом разряцов и законами формирования обратных связей,он цополкительносоцержит четвертый и пятый мультиплексоры, второй и третий

М : -1 блоки памяти, счетчик по заданному мо0 1 С (3) 2 1 2

3 1 0 О 0 ж- (1) 1 0 0 0

Таблица2.

4 О, 0

5 0

6 0

7 2.

0 0

Й=,17. Ч =1 (17):=Д М =1

0 3 Аг= (7 )

0 2 В: (26>

9 2 9

10 3 0 1 1 С:. (34) 11 3 0 0 0 (34 >: (7)(.+) (34> +

0 34 -(7> Q (26 > )с

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Псевцослучайные последователь. ности и таблицы. ТИИЭР, т. 64, 1976,.

¹ 12, с. 80-95.

2. Патент США М 4047008, кл. 235-152, опублик. 1977 (прототип). дулю и формирователь адреса, причем управляюшие. входы третьего и четвертого мультиплексора и третьего блока папамяти подключены к второму управляюшму вхоцу генератора, выход кода номера 5 имитируемого регистра блока памяти программ подключен к первому информационному входу четвертого мультиплексора, второй информационный выход кото рого соединен с вторым ацресиым ехопоМ >0 генератора, вход логического нуля генератора coenttBBH с первым информационным вхоцом пятого мультиплексора, второй информационный вход которого соединен с выходом счетчика по заданному — 1% модулю установочный exon которого соецинен с первым входом формирователя адреса и выходом третьего блока памяти, информационный sxoa которого соединен с выходом пятого мультиплексора, адрес-20 ный exon - с ацресным входом второго блока памяти и выходом четвертого мультиплексора, управляюший ахоп третьего блока памяти соединен с счетным.

:входом счетчика по заданному модулю, 2S с управляюшим входом первого блока памяти и выходом третьего мультиплексора, выход коца относительного адреса подключен к второму входу формирователя адреса, третий вход которого соединен с входом мопуля счетчика Ilo зацанному модулю и с BbtxonoM кода числа разрядов второго блока памяти, выход кола адреса первых разряцов которого поцключеи к .четвертому входу формирователя адреса, выхоц которого соецинен с вторым инМ 14 формаш онным вхоцом первого мультиплексора, информационный вход второго блока памяти соединен с вторым информационным вхопом генераторе, входы записи второго и. третьего блоков памяти и синхровход счетчика по зацанному модулю соединены соответственно с первым, четвертным и вторым выходами генератора тактов пс импульсов.

2. 1анератор о п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что формирователь ацреса содержит три сумматора и мультиплексор, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй sxoa которого соединен с четвертым входом формирователя, а выхоц - с выходом формирователя, выход второго сумматора соединен с первым информационным входом мультиплексора, второй информационный exon которого соецинен с первым

sxoaoM второго сумматора н выходом третьего сумматора, первый a" второй входы которого соединены с первым и вторым вхоцами формирователя, третий вход которого соецинен с вторым вхоцом второго сумматора, выхоц переноса которого подключен к управляюшему exon@ мультиплексора.

69i307

Составитель Л. Логачева

Редактор В. Иванова Техред ЖЯастелевич Корректор ° гар

Заказ 134/66 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного «омигета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4